15.02.2024 Ariadne
Flexibilität im Energie- und Stromsystem
Erneuerbare Energien hängen von Wetter, Tages- und Jahreszeit ab. In Echtzeit gedacht, steht daher manchmal zu viel und manchmal zu wenig Strom zur Verfügung. Damit das nicht in Engpässen mündet, ist eine Flexibilisierung von Prozessen die Zukunftsstrategie. Deswegen haben Ariadne-Forschende nun in zwei Analysen unter die Lupe genommen, welche Faktoren die Flexibilität des Stromsystems 2030 und des Energiesystems 2045 unterstützen können.
Auf dem Weg zur Klimaneutralität steigt der Bedarf an Strom aus erneuerbaren Quellen. Ziel ist, die bisherigen fossilen Energiequellen zu ersetzen und Energie effizienter zu nutzen. Doch wie lassen sich verbindliche Bedarfe an das schwankende Angebot anpassen? Schließlich steht nicht zur Diskussion, bei Minustemperaturen die Heizung nicht aufdrehen zu können oder riesige Industriemaschinen zeitweise zu stoppen. Forschende vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme haben daher untersucht, wie Erzeugungsschwankungen und laufender Bedarf sich in Einklang bringen lassen. Ergänzend haben in einer zweiten Analyse Forschende der Universität Stuttgart mit Unterstützung der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. analysiert, welche Technologien die größte Rolle spielen, um einen möglichst kostengünstigen Ausgleich von Stromangebot und Nachfrage bereits im Jahr 2030 zu erreichen.
Speichern für später und Kosten senken
In der Analyse zur Flexibilität im Energiesystem (siehe Downloadbereich) identifiziert das Autorenteam Preissignale als wichtigen Faktor. Vor allem der Stromverbrauch profitiert davon. Er lässt sich beispielsweise gut steuern, indem Speichermöglichkeiten in Wärmeanwendungen, Elektromobilität und Elektrolyse genutzt werden. So könnte zum Beispiel die Speicherung von Energieüberfluss und der spätere Verbrauch preislich günstiger als der direkte Verbrauch sein. Dafür sind der Speicherausbau sowie der Einsatz von intelligenten Technologien und Steuerungssystemen in den Verbrauchssektoren notwendig. Eine weitere wichtige Säule ist die Umwandlung von erneuerbarem Strom in stoffliche Energieträger wie Wasserstoff oder Methan. Solche Verbindungen lassen sich insbesondere für Industrie, Luft- und Schifffahrt utilisieren.
Anreize setzen, Hemmnisse senken
Welche Speichermöglichkeiten nicht nur flexibel auf Angebot und Nachfrage reagieren können, sondern auch unnötig hohe Kosten in der Stromversorgung vermeiden, wird in der Analyse zur Flexibilität im Stromsystem (siehe Downloadbereich) untersucht. Die Ariadne-Forschenden stellen bei der Betrachtung von zehn aktuell einsatzbereiten Flexibilitätstechnologien fest, dass bis 2030 Langzeitspeicher wie Wasserstoff-Kavernen die größte Rolle spielen. Um tägliche Schwankungen der Stromerzeugung auszugleichen, sind die steuerbare Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme, Solar-Heimspeicher oder das flexible Laden von Elektrofahrzeugen notwendig. Diese Technologien lassen sich aus Sicht des Autorenteams vorantreiben: indem regulatorische Hemmnisse abnehmen, attraktivere Netzentgelte Anreize für private Speicher setzen und Strompreissignale zu einer flexiblen Nutzung motivieren.
